第十章遺傳重組詳解演示文稿

第十章遺傳重組詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共57頁。優(yōu)選第十章遺傳重組當(dāng)前2頁，總共57頁?；蛑亟M改變了染色體上基因的組成和排列次序，導(dǎo)致出現(xiàn)新的性狀?；蛑亟M發(fā)生的時(shí)期：減數(shù)分裂有絲分裂基因重組發(fā)生的部位：核基因線粒體基因葉綠體基因噬菌體的整合過程轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座過程當(dāng)前3頁，總共57頁。第一節(jié)同源重組同源重組（homologousrecombination

）：同源染色體間或同源序列間某區(qū)段的重組。真核生物同源區(qū)段的交換細(xì)菌同源區(qū)段的交換當(dāng)前4頁，總共57頁。1.同源重組的基本條件1）具有同源區(qū)段2）有聯(lián)會(huì)發(fā)生3）DNA單鏈間能相互交換4）需蛋白因子參與當(dāng)前5頁，總共57頁。2.同源重組的分子機(jī)制1964年RobinHolliday提出Holliday模型：當(dāng)前6頁，總共57頁。1、聯(lián)會(huì)。同源染色體的非姐妹染色單體聯(lián)會(huì)2、酶切。同源染色體的非姐妹染色單體DNA中，方向相同的兩條單鏈，在酶的作用下在相同位置上同時(shí)被切開3、交換重接。切開的單鏈交換重接4、形成交聯(lián)橋結(jié)構(gòu)當(dāng)前7頁，總共57頁?！坝H本鏈”“重組體”6、5和6相同；7、繞交聯(lián)橋旋轉(zhuǎn)1800；8、形成Holliday異構(gòu)體；9、拆分。通過兩種方式之一切斷DNA單鏈，若左右切，則形成非重組體，若上下切則形成重組體。由上可知：無論Holliday結(jié)構(gòu)斷裂是否導(dǎo)致旁側(cè)遺傳標(biāo)記的重組，他們都含有一個(gè)異源雙鏈DNA區(qū)。當(dāng)前8頁，總共57頁。Holliday的異構(gòu)化產(chǎn)生重組體的拆分Holliday結(jié)構(gòu)一經(jīng)生成即可不斷地處于異構(gòu)化－－異源雙鏈

heteroduplexDNA重組結(jié)果取決于拆分時(shí)配對(duì)鏈上的切口位置當(dāng)前9頁，總共57頁。分枝遷移和Holliday結(jié)構(gòu)的拆分?分枝遷移（branchmigaration）－－雙螺旋形成的交叉連接以拉鏈?zhǔn)叫?yīng)擴(kuò)散當(dāng)前10頁，總共57頁。Holliday的模型的證據(jù)8形結(jié)構(gòu)和chi結(jié)構(gòu)當(dāng)前11頁，總共57頁。3.同源重組的酶學(xué)機(jī)制同源重組的條件：兩個(gè)同源雙鏈DNA分子必須緊密接觸兩個(gè)DNA片段必須有一個(gè)發(fā)生斷裂或有一段單鏈缺失推動(dòng)重組反應(yīng)的酶當(dāng)前12頁，總共57頁。?RecBC

解旋酶活性ATPase活性

核酸酶活性作用：與雙鏈斷口結(jié)合，解開DNA鏈，產(chǎn)生帶有游離3’端的單鏈當(dāng)前13頁，總共57頁。RecA蛋白與ssDNA結(jié)合尋找dsDNA上同源區(qū)域RecA識(shí)別dsDNA上與ssDNA互補(bǔ)區(qū)域，形成異源雙鏈異源雙鏈形成Holliday結(jié)構(gòu)RecA蛋白的作用當(dāng)前14頁，總共57頁。

RecA蛋白又叫重組酶、重組蛋白、X蛋白、依賴于ATP的酶

作用：促進(jìn)同源DNA聯(lián)會(huì)，使DNA分子間單鏈交換形成交聯(lián)橋和chi結(jié)構(gòu)RecA蛋白的作用當(dāng)前15頁，總共57頁。當(dāng)前16頁，總共57頁。

3）Ruv酶的作用

需要E.coli中三個(gè)基因ruvA,ruvB和ruvC的產(chǎn)物a、RuvA識(shí)別Holliday結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)b、RuvB為分枝遷移提供動(dòng)力（ATPase10～20bp/s）c、RuvC核酸內(nèi)切酶---專一性識(shí)別Holliday結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)體外切段連接點(diǎn)以拆分重組體當(dāng)前17頁，總共57頁。干細(xì)胞研究獲2007諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)10月8日，英國人馬丁·埃文斯、美國人馬里奧·卡佩基和奧利弗·史密斯在改造活體內(nèi)特定基因的“基因靶向”技術(shù)等方面做出了奠基性貢獻(xiàn)。當(dāng)前18頁，總共57頁。美國北卡羅來納大學(xué)教授奧利弗·史密斯

美國猶他大學(xué)人類遺傳學(xué)和生物學(xué)教授馬里奧·卡佩基當(dāng)前19頁，總共57頁。第二節(jié)位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組（site-specificrecombination）重組依賴于小范圍同源序列的聯(lián)會(huì)，發(fā)生精確的斷裂、連接，DNA分子并不對(duì)等交換原核生物中最為典型特點(diǎn)：供體與受體的特定位點(diǎn)的短同源序列之間。

DNA精確切割連接

DNA不失去、不合成、不交換對(duì)等部分（有時(shí)是一個(gè)DNA分子整合到另一個(gè)DNA分子中，又稱整合式重組），需要位點(diǎn)專一性的蛋白質(zhì)因子參與。當(dāng)前20頁，總共57頁。1.λphageDNA的整合實(shí)現(xiàn)機(jī)制：均是通過---細(xì)菌DNA和λDNA上特定位點(diǎn)之間的重組1）整合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)-----附著位點(diǎn)（attachmentsiteatt）?E.coliattB

含BOB’三序列23bp?λphage

attP

含POP’三序列

240bp?核心序列“O”完全一致（同源部分）

---位點(diǎn)特異性重組發(fā)生的地方?B,B’,P,P’---臂當(dāng)前21頁，總共57頁。2）整合?整合后的附著位點(diǎn)為

attL（BOP’）

attR（POB’）?整合位點(diǎn)---attB、attP

切除位點(diǎn)---attL、attR?整合過程需要λ整合酶

（integraseInt）（λ編碼）和寄主的整合宿主因子IHF

（integrationhostfactor）共同作用當(dāng)前22頁，總共57頁。溶源性細(xì)菌(lysogen)溶菌周期（lysis）原噬菌體當(dāng)前23頁，總共57頁。當(dāng)前24頁，總共57頁。4、整合分子機(jī)制

當(dāng)前25頁，總共57頁。2切離如果λ前病毒受到誘導(dǎo)（induction），則整合作用將被逆轉(zhuǎn)。此過程稱為切出（excision）。

當(dāng)前26頁，總共57頁。位點(diǎn)特異性重組的特點(diǎn)①屬于保守重組，這種交換是可逆的，原先存在的DNA順序全部被保存下來，并無丟失；②重組交換必須通過其中的一個(gè)特定的核苷酸。當(dāng)前27頁，總共57頁。第三節(jié)轉(zhuǎn)座1.轉(zhuǎn)座子的特征轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）是存在于染色體

DNA上的一段特異性核苷酸序列片段，能在染色體或質(zhì)粒上移動(dòng)，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組。轉(zhuǎn)座（transposition）：在轉(zhuǎn)座酶的作用下，轉(zhuǎn)座子或直接從原來的位置上切離下來，然后插入染色體上新的位置；或序列轉(zhuǎn)錄成RNA后，再反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA插入染色體上的新位置的過程。當(dāng)前28頁，總共57頁。2.原核生物中的轉(zhuǎn)座子插入序列復(fù)合轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座噬菌體當(dāng)前29頁，總共57頁。插入序列（insertionsequence,IS）1）插入序列當(dāng)前30頁，總共57頁。TACGT

ATGCA

IS987654321123456789987654321123456789ATGCA

TACGT宿主DNA987654321123456789987654321123456789TACGT

ATGCA

反向重復(fù)序列正向重復(fù)序列插入當(dāng)前31頁，總共57頁。含有Is的質(zhì)粒經(jīng)變性后形成柄環(huán)結(jié)構(gòu)當(dāng)前32頁，總共57頁。當(dāng)前33頁，總共57頁。?IS的遺傳學(xué)特性：

能編碼轉(zhuǎn)座酶，自主進(jìn)行轉(zhuǎn)座插入位點(diǎn)一般隨機(jī)插入后使宿主染色體的插入位置上產(chǎn)生短的正向重復(fù)序列轉(zhuǎn)座罕見，每代10-6～10-7插入片斷精確切離后，可使IS誘發(fā)的突變回復(fù)為野生型不精確切離可使插入位置附近的宿主基因發(fā)生缺失當(dāng)前34頁，總共57頁。Tn/TnAfamily

具有IR、轉(zhuǎn)座酶基因、調(diào)節(jié)基因（解離酶）、抗抗生素基因

Tn1(AmpR)Tn2(AmpR)Tn3(AmpR)Tn4(AmpRStrR)Tn5(KanR)Tn6(kanR)Tn7(StrRTmpR)Tn9(CamR)Tn10(TetR)Tn3IRTnpAResTnpRAmpRIR38bp38bp轉(zhuǎn)座酶

regulatorβ-內(nèi)酰胺酶

2）復(fù)合轉(zhuǎn)座子當(dāng)前35頁，總共57頁。兩端重復(fù)序列為IS的復(fù)合轉(zhuǎn)座子IS插入到功能基因兩端，可能形成復(fù)合轉(zhuǎn)座因子ISISISISLISR臂中心區(qū)臂transposition當(dāng)前36頁，總共57頁。靶位點(diǎn)的DR形成當(dāng)前37頁，總共57頁。3）轉(zhuǎn)座噬菌體Muphage

（巨型轉(zhuǎn)座子）

C

repressorforA,BB33kd與轉(zhuǎn)座有關(guān)A70kd轉(zhuǎn)座酶U,S

毒性蛋白attL,attR

與寄主同源，反向重復(fù)，轉(zhuǎn)座必需GinG區(qū)倒位酶attLCABSUattR150bp1.5kb

G倒位區(qū)38kbPgin?以E.coli為寄主的溫和型噬菌體（溶源、裂解）當(dāng)前38頁，總共57頁。3.真核生物中的轉(zhuǎn)座子1）酵母的Ty元件：一種酵母轉(zhuǎn)座子組分，是酵母基因組內(nèi)長約6.3kb且兩端各有一段約340bp同向重復(fù)序列的一組散在的DNA片段，約有35個(gè)拷貝。當(dāng)前39頁，總共57頁。當(dāng)前40頁，總共57頁。Copia因子P因子FB因子2）果蠅中的轉(zhuǎn)座因子當(dāng)前41頁，總共57頁。Copia因子Copia因子Copia因子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是poly(A)+mRNA，它有兩種形式，一種是完整全長的轉(zhuǎn)錄本另一種是部分長度即截短的轉(zhuǎn)錄本當(dāng)前42頁，總共57頁。P因子P因子(paternalelement),

是在果蠅中發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致果蠅雜種劣育的遺傳因子，果蠅中P

因子有兩類：全長P因子編碼轉(zhuǎn)座酶。含P因子的果蠅稱P品系。

缺失型P因子

不能編碼轉(zhuǎn)座酶，依賴于全長P因子才能轉(zhuǎn)座移動(dòng)當(dāng)前43頁，總共57頁。P因子轉(zhuǎn)座的后果是出現(xiàn)雜種發(fā)育障礙P品系(Paternalstrain)果蠅(帶有全長和缺失的P因子)M品系(Maternalstrain)果蠅(不含P因子或只含缺失的P因子)P品系雄果蠅×

M品系雌果蠅產(chǎn)生畸形后代當(dāng)前44頁，總共57頁。

M品系雄果蠅

×M品系雌果蠅

P品系雄果蠅

×

P品系雌果蠅

都產(chǎn)生

正常后代

當(dāng)前45頁，總共57頁。FB因子(foldback“折回”的縮寫)，果蠅中的FB因子

能引起不穩(wěn)定的突變，造成染色體的缺失和重排。FB因子當(dāng)前46頁，總共57頁。玉米中的控制元件是Ac—Ds系統(tǒng)（激活因子—解離系統(tǒng)，activator-dissociationsystem）

玉米中的控制元件分為兩類：1.Ac

是可以自主移動(dòng)的調(diào)節(jié)因子，能合成轉(zhuǎn)座酶，并支配受體因子移動(dòng)2.Ds

非自主移動(dòng)的受體因子，不產(chǎn)生蛋白質(zhì)

Ac和Ds位于玉米第9號(hào)染色體短臂，在色素基因C附近當(dāng)前47頁，總共57頁。

c

shbzwxDs+DsRecessivephenotypesappearCShBzWxDs位置Ds+(缺少Ds因子）染色體發(fā)生斷裂斷裂發(fā)生后，另一同源染色體上的隱性基因表達(dá)，不能形成色素當(dāng)前48頁，總共57頁。Ds因子不穩(wěn)定，它受另一調(diào)控因子Ac的影響

Ac存在：能解除Ds對(duì)色素基因C的抑制作用,使C基因表達(dá)，顆粒出現(xiàn)色素斑點(diǎn);

Ac激活因子丟失：Ds趨于穩(wěn)定，抑制了C基因的表達(dá)，玉米顆粒呈無色當(dāng)前49頁，總共57頁。

CShAcDsAcAc(a)(b)(c)(d)玉米調(diào)控因子的作用模式：(a)Ac激活因子的位置不穩(wěn)定，在無Ds轉(zhuǎn)位因子時(shí)，C基因不受抑制，顆粒呈深色。(b)當(dāng)Ds因子插入C基因時(shí)，C的色素表型受到抑制。(c)每當(dāng)Ds轉(zhuǎn)位后，C基因又可表達(dá)，顆粒出現(xiàn)斑點(diǎn)。(d)無Ac激活因子時(shí)，Ds能穩(wěn)定插入到C基因中，使顆粒為無色。由于Ds和A